1 引言

随着科技的进步，人们对于计算速度的要求越来越高.而电子计算机速度的提升越来越困难[1，2].这迫使人们开始考虑其他的新型计算部件.光学计算机成为人们关注的焦点之一[3～6].根据研究的侧重点不同，目前的光学计算机研究可归纳为三个分支[7～10].第一个分支是全光计算机的研究，其工作重点在于研究新型光学材料实现全光运算器件[11～13].第二个分支是光学并行计算方法的研究，其工作重点在于发明新型空间调制器和空间滤波器[14].第三个分支是光电混合型计算机的研究，其工作重点在于探索适合光学特点的计算机理论和结构[15～17].三值光学计算机属于上述的第三分支，具有数据位数众多和处理器可重构两大优势，并且能耗极低.相对于现有的三值光学处理器，双旋光结构三值光学处理器(Double-Rotator-Structure Ternary Optical Computer:DRSTOP)在重构速度和效率等方具有一定优势，在处理大规模数据时，它的运算能力估计相当于数百颗CPU，且能耗极低[9].当然，DRSTOP的超强运算能力需要依靠相应的控制信息来实现.本文提出了一种新的DRSTOP控制信息的生成方法.基于该方法，DRSTOP可以在保持低能耗的前提下，实现任意千位量级二元三值逻辑运算，能够作为一个强大的计算节点，融入并行平台，提升电子计算机系统的计算能力，解决大规模数据计算问题.

2 相关工作

就目前的研究阶段而言，DRSTOP的工作过程仍然需要一个PC机控制(称为：DRSTOP-PC)，用户通过DRSTOP-PC以TOC请求文件[17]的方式来提交运算请求，DRSTOP-PC生成相应的控制信息，并将控制信息发送至下位机，最后从下位机获取解码结果，并以TOC结果文件[17]的方式回送给用户，如图1所示.

推荐理由:本书依据中国经典前四史，即司马迁撰《史记》、班固撰《汉书》、范晔撰《后汉书》和陈寿撰/裴松之注《三国志》，摘录其中特别与五个范畴或主题深入关联的片断，并予以政治和战略视野出发的评注。本书的根本要旨是发现和提取华夏对外战略的基本历史教益，它们基于审慎精神和战略保守主义，契合关于华夏与“蛮夷”之间的哲理关系的儒家意识形态，集中或优先地致力于华夏国家本部的稳定、繁荣和安全，从而非常注重对外目标的适切性、可用能力的限度和尽可能最合算的成本效益。

在DRSTOP的工作过程中，控制信息的生成和格式化工作最为重要，相关的工作方法不仅会影响整个控制过程的便利性，也会影响数据转换的速度和重构的效率，进而将影响DRSTOP整体的工作速度和效率.下文将重点论述控制信息生成和格式化的方法.

3 DRSTOP控制信息生成方法

三值光计算机控制信息主要包括三种类型：主光路控制信息、控制光路控制信息以及重构指令.根据降值设计理论[8]，控制信息的生成过程中，确立用户逻辑字符与物理光状态的对应关系是第一个必须解决的环节，而这种对应关系是由用户逻辑字符在真值表中输出值的出现频率决定的.这就意味着在同一个用户请求中，不同的运算将会导致不同的对应关系，这将为控制信息的生成以及运算请求的统筹管理带来很大的困难，也成为三值光计算机自动化运行和实际应用的一大障碍.本文将采用基于行运算器思想的方法，结合DRSTOP的硬件特点，形成一套新的控制信息生成方法.

3.1 行运算器

三值光学计算机系统采用三种物理状态(无光态，垂直偏振光和水平偏振光)来表示三值信息.三种物理状态分别用符号W、V和H来表示.为方便讨论，采用表1所示形式表达真值表.

表1 真值表形式

行号主光路输入a控制光路输入b输出c1WWc11WVc12WHc132VWc21VVc22VHc233HWc31HVc32HHc33

（3）桥梁的支座设计。设计高墩桥梁时，仅用混凝土材料会导致底座不稳，因此要选用钢构体系或利用连续结构的矮墩和简支结构的交接墩来设计支座。由于山区地形特殊，公路桥梁架设总是受地势、地貌等的影响，因此公路桥梁一般都是按照曲线型来设计的。所以在设计桥梁的支座时，不但要考虑扭矩形成的支座反力差，更要对因曲线桥发生变形而导致方向变位的差异进行充分考量。所以在进行桥梁支座设计时应着重考虑山区公路桥梁不同方向变位的要求。

图3中，绿色通路为主光路；红色通路为控制光路；S为面光源；VP1～VP5是垂直偏振片；L1～L6均是常旋光液晶单元；ST1和ST2为2个感光管；XOR1～4为四个异或门；OR为或门；R为下拉电阻；DFS为双四选一的选择器(IP0～IP3为四个数据输入端，C0和C1控制Y0的数据输出，C2和C3控制Y1的数据输出)；RS为重构指令寄存器，四个异或门以及双四选择器(DFS)的四个控制端，共需要8个控制信号，对应重构寄存器的八位，即重构指令.重构指令的第7、6位分别和A1、A2通过两个异或门为编码器的两层液晶提供控制信号，重构指令字的第0、1位和第2、3位分别连接C0、C1和C2、C3，第4和5位分别改变L6和L5的旋光特性.具体情况见表2所示.

世界卫生组织公布的数据显示，全球癌症发病率和死亡率仍呈迅速上升趋势。全球每年约有880万人死于癌症，占全球每年死亡总人数近1/6，死者大多数在中低收入国家[13-14]。每年有1 400多万新发癌症病例，预计到2030年将增加到2 100多万。癌症带来的经济影响较大且在不断加剧，2010年由癌症导致的年度经济总费用约为1.16万亿美元[15]。目前30%～50%的癌症可通过避免危险因素和落实现有循证预防策略进行预防，通过癌症早期发现和癌症患者管理可有效降低癌症负担[16-17]。如果做到早期诊断和充分治疗，许多癌症会有很高的治愈率[18-19]。

设裙房热水加热至60℃后，供给系统各用水点使用，系统温度降至50℃时，回水循环泵开始工作。则ρr=0.9883kg/m3，ρf=0.9880kg/m3。

当基于行运算器思想来生成重构指令时，每个运算真值表都将根据其主光路输入值的情况被拆分为三个不同的行运算器实例.在构造这些行运算器实例时，可直接根据真值表的表头顺序建立用户逻辑字符与三种物理光状态的对应关系，从而实现了对应关系的统一化，简化了重构指令的生成过程，也为不同用户运算请求的统筹管理带来了便利.

3.2 基于行运算器思想的重构指令生成方法

基于行运算思想，重构指令的生成过程可概括为三步：(1)按用户真值表的表头顺序将逻辑字符转换为W、V和H三种状态.(2)计算真值表中每行排列的位序(即运算器的ID号，取值范围是0～26).(3)第二步中计算出的位序查询重构指令编码表，取出相应的编码值，并将其填入对应的重构指令单元.对于上述操作未涉及到的单元，填入禁止码(禁止码是指使输出恒为W的重构指令码，有多种取值方式，本文选用00H).

行运算器有W、V和H三种，下面将通过V行运算器介绍重构指令中各位的作用.V行运算器的硬件结构如图3所示.

行运算器的划分是按照主光路输入值的不同而定的，当主光路输入值分别为W、V和H态时，对应分别称为W、V和H行运算器.当主光路输入值为W态时，引入W态转换为V态的部件，该转换器件被称为WtoV部件.基于行运算器构成的光学处理器的逻辑结构如图2所示.图中实线是光信号的传输通路，虚线是电信号传输通路，控制部件包含了DRSTOP的重构电路以及控制光路的光电转换部件，叠合部件执行降值设计理论[8]中所定义的叠合功能.

4.1.2 功耗分析

由表1可知，二元三值逻辑运算的真值表从c11～c33有九个输出值，c11、c12和c13对应的主光路输入值a均为W，我们将其看作一行，行号为1；c21、c22和c23对应的主光路输入值a均为V，我们将其看作一行，行号为2；c31、c32和c33对应的主光路输入值a均为H，我们将其看作一行，行号为3.每行所对应的运算器(称为行运算器实例)都可以用不多于2位液晶像素来实现.为了描述的方便，我们将这种以行为单位构造的运算器，称为行运算器.

表2 重构指令各位使用情况说明

重构指令位序D7D6D5D4D3D2D1D0对应控制信号K7K6K5K4K3K2K1K0功能说明00-不改变光状态01-W光变V光11-W光变H光当K5=1时,XOR3和L5一起形成常旋光液晶的功能当K4=1时,XOR4和L6一起形成常旋光液晶的功能00,Y1选中IP0输出,为N型,悬空;01,Y1选中IP1输出,为V型;10,Y1选中IP2输出,为直连;11,Y1选中IP3输出,为H型.00,Y0选中IP0输出,为N型,悬空;01,Y0选中IP1输出,为V型;10,Y0选中IP2输出,为直连;11,Y0选中IP3输出,为H型.

根据上述重构指令各个数据位的作用，不难推出全部81个重构指令的编码值.比如，要实现图4的单V型运算器实例，则由于此时a光为V光，不需要无光到有光的转换，则第7、6位为00；而运算器的两层液晶均为常不旋光特性，所以第5和4位为11(改变旋光特性)；第一层液晶(对应图2的L5)的光控器为水平偏振片(H型)，所以第1、0位为11；第二层液晶(对应图2的L6)的光控器为垂直偏振片(V型)，所以第3、2位为01，则实现该真值表的重构指令字为00110111.其他情况的指令字可以同样得到，一共有26*3=78个重构指令字，其中V行运算器的重构指令编码表如表3所示.

(2)重构指令编码表

表3 V行运算器的重构指令编码表

序号输出排列重构指令序号输出排列重构指令0WWW0000000014VVH001111001WWV0001000115VHW001101112WWH0000000116VHV001101003WVW0001000117VHH001110004WVV0011001118HWW001000105WVH0011111119HWV001010016WHW0000001120HWH001000017WHV0011011121HVW001001118WHH0010001122HVV001010009VWW0001101023HVH0010010010VWV0011000124HHW0010000111VWH0011110125HHV0010110012VVW0011111126HHH0010000013VVV00110000

(3)重构指令的生成过程

(1)重构指令中各位的作用

3.3 操作数编码信息的生成

操作数编码信息的生成过程就是将用户提交的操作数的逻辑字符转换为二进制编码的过程.该过程也可分为两个步骤：首先根据重构指令生成过程中确立的用户逻辑字符和三种物理光状态之间的对应关系，将用户字符转化成相应的光学状态符号(W、V和H)；然后再将光学状态符号转换为对应的二进制编码，最终可生成相应的操作数编码信息.

（一）加快转变农业发展方式进程。“政担银企户”财金互动扶贫试点，有效解决了新型农业经营主体和农村集体经济组织受法人资格认定、抵押物价值评估、担保责任落实等瓶颈制约“身份”限制，激发新型农业经营主体和集体经济组织发展农业产业热情，加快了传统农业向适度规模化现代农业转变。截至目前，全市合作银行审核上报项目及资金417个28728万元，省农担公司审批通过333个20683万元，实现信贷投放284个16326万元，其中规模化现代农业占70%以上。

3.4 控制信息的格式化

为了区分三种不同的控制信息，在控制信息生成以后，DRSTOP-PC将根据约定的格式，为控制信息添加帧头部，形成重构指令数据帧、控制光路数据帧和主光路数据帧，最终将它们插入相应缓冲区的指定位置，等待下位机调用.

控制信息有三类：重构指令、控制光路操作数以及主光路操作数.控制信息的数据帧格式包括帧头部和数据信息两个字段.其中，帧头部用于区分当前通信数据的控制信息类型.01H表示控制信息类型为重构指令，02H表示控制信息类型为控制光路操作数，04H表示控制信息类型为主光路操作数，00H为预留码.三种控制信息数据帧的具体定义如图5所示，图中的n表示DRSTOP单个液晶模块的像素位数.

4 实验验证

4.1 实验设备及其功耗分析

4.1.1 实验设备

本文采用的实验设备由课题组成员自行研制，如图6所示.其中，DRSTOP运算部件是处理器的核心部件，包括编码器和运算单元两个部分.DRSTOP运算部件主要由液晶和偏振片两种光学器件构成.解码器用来分析液晶输出的图像结果，将其转化为二进制数据，经过DRSTOP-PC整理后回送给用户.

在整个实验设备中，液晶是最重要的核心组件.本文采用的液晶模块为课题组成员自行设计和定制的，有24*24的像素组成，一共有576个可独立控制的液晶单元.

随着互联网技术的发展，利用互联网宣传是提高潜山市的知名度极其有效的渠道。政府可以通过建立智慧型公共服务平台、微信微博公众号以及新闻客户端进行网络宣传，开通线上旅游产品的预定销售服务，也可以通过电商平台、节庆推广、主题活动等方式开展旅游扶贫公益宣传，并加强与省内外及周边景区合作联动，积极融入省内外精品旅游线路，在重要客源地设置旅游营销机构或代理门店，实现与省内外知名景区和旅游目的地联合推介、捆绑营销。

可惜男生们的计划泡汤了，后面的女生死活也不肯脱。不知道她们是自觉不如叶晓晓，还是别的什么原因，反正她们就是不脱，而且，没有一个愿意。

感觉，按照《现代汉语词典》的解释，是最简单的心理过程，是形成各种复杂心理过程的基础。我的进一步的理解是由于个人情绪的影响，感官往往产生错觉，脱离社会共识，甚或是荒谬的不合情理的、但又是最直观的个人印象个人经验，虽属虚假，也最真实。唯其如此，才成为顾恺之所说的“迁想妙得”的“迁想”的起点，亦即艺术创作活动中“想象力”的起点。“夫江始于岷山，其源可以滥觞”。华君武的自证自悟，落实了其漫画经典之作《误人青春》是始于“那一刹那的感觉——苍老”。

由图6可知，本文的实验设备主要包括：DRSTOP运算部件(由液晶和液晶背光板组成)、DRSTOP解码器(摄像头)和DRSTOP控制部件(控制电路板).另外还需要一个前端PC进行控制.液晶工作依靠两侧的电势差，几乎不耗电流.实验设备的能耗主要花费在液晶的背光板、摄像头、控制电路板和前端PC.其中背光板的功耗为5*3=15瓦(每模块5瓦，共3个模块)；摄像头的功耗为3*3=9瓦；控制电路板的功耗为65瓦；前端PC的功耗为370瓦；实验设备总体的功耗为15+9+65+370=459瓦.

4.2 实验过程及结果

4.2.1 运算能力实验

1）在流量为62m3/h（标准状态下）的条件下，臭氧的浓度、产量及转化率与臭氧发生器的功率基本呈现为正相关，且臭氧转化率的增长速率先升高后降低。为了达到特定的产量时，尽量采用70kW以上的高功率组合制备臭氧，以达到经济高效的效果。

为了对比本文的实验设备与传统电子计算机的运算能力，我们设计了如下实验实例.对有一万条记录的数据库进行如下修改：字段A加110，字段B逻辑与100，字段C逻辑或101.电子计算机的CPU(假设为64位)无法直接处理数据库中的结构型数据，必须分解处理，其操作过程为：字段A送入加法器，加110后送回A；字段B送逻辑运算器，逻辑与100后送回B；字段C送逻辑运算器，逻辑或101后送回C.将这个过程重复一万次，方可完成数据库的更新，总的运算次数为3*104，所耗费的数据位资源为3*64*104.采用本文的实验设备(具有576个数据位，位序为0～575)来处理，其过程如下：①在第0～2数据位上构造加法运算，第3～5数据位上构造逻辑与运算，第6～8数据位上构造逻辑或运算；②将第0～8数据位看作一个复合运算器，从第9数据位开始复制该复合运算器，直至576个数据位全部用完，将形成⎣576/9」=64个复合运算器，一次将完成64个数据记录的更新；③重复「104/64⎤=157次将完成全部的数据更新，所耗费的数据位资源为157*57.不难看出，本文的实验设备有更强的运算能力和更高的效率.

4.2.2 正确性与完备性实验

为了验证上述控制信息生成方法的正确性和完备性，实验的数据选择应遵循以下的原则：(1)运算全覆盖，即实验过程应包含全部的81个行运算器；(2)数据交互全覆盖，即实验过程中，W、V和H三种状态之间都应有运算产生，各种光状态的转化也要完全覆盖.

根据上述的原则，本文在实验过程中将运算类型分为三类.(1)单运算器，包括单W型、单V型和单H型各有27个，共81个实例，共拍摄了81*3张图片(每个运算结果包含3张图片)；(2)双运算器，包括WV型、WH型、WW型、VV型、HH型和VH型共6种，每种选取9个代表性运算实例进行实验，共计拍摄6*9*3张图片；(3)三运算器，即WVH型，选择了27个代表性运算实例进行实验，共计拍摄27*3张图片.全部的实验有效图片有81*3+6*9*3+27*3=486张.限于篇幅，本文仅给出表4所示的WVH型三运算器实例的实验结果.实验照片如图7所示.

表4 真值表及数据运算理论值

数据位序主光路输入a控制光路输入b运算结果c0WWW1WVV2WHH3VWV4VVH5VHW6HWH7HVV8HHW

实验照片与理论结果一致.另外，全部的486张实验照片均匀理论结果一致.由此可见，本文提出的DRSTOP控制信息生成方法是正确的、完备的、可行的.

5 结束语

DRSTOP具有数据位可重构和巨位数并行两大特性，可同时处理数千位的数据，具有超强的运算能力.DRSTOP的超强运算能力需要依靠相应的控制信息来实现.本文提出了一种DRSTOP控制信息的生成方法，基于该方法，DRSTOP可以在保持低能耗的前提下，实现任意千位量级二元三值逻辑运算，自动化的完成用户提交的运算请求，进而能够作为一个强大的计算节点，融入并行平台，解决大规模数据计算问题.当然，要将DRSTOP投入实际应用，成为Internet上可方便调用的计算资源，还需解决用户互联网通信、认证、TOC文件安全传输等问题，这些也是本文后续的研究内容.

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